El Amplificador No Inversor, funcionamiento y análisis

El Amplificador No Inversor, funcionamiento y análisis
Juan Carlos G2020-06-12

Espero estés disfrutando este pequeño cuso de Amplificadores Operacionales, y en esta nueva entrega hablaremos de la configuración, amplificador no inversor, esta configuración tiene una funcionalidad parecida a su hermano, el amplificador inversor, no obstante, su funcionamiento es contrario.

Te explicaré todo esto y tratare de abarcar:

  • Definición.
  • Características.
  • Principio de funcionamiento.
  • Diagrama general de conexión.
  • Cálculos y formulas.
  • Otros elementos del circuito (ganancia, impedancia etc.)
  • Ejemplo práctico.
  • Aplicaciones y usos.

 

 

¿Qué es el amplificador no inversor?

Esta configuración es una de las más típicas aparte del amplificador inversor, ya que son los circuitos base para otras configuraciones de amplificación.

El amplificador no inversor permite aumentar cualquier señal eléctrica, la cual es multiplicada por una constante que ya hemos visto anteriormente, llamada ganancia (Av).

A diferencia del amplificador inversor, el no inversor no altera la fase de entrada. Otra diferencia, la cual es la más obvia, es que la entrada de señal se ubica en el pin no inversor del amplificador.

 

🤔 ¿El amplificador no inversor modifica la fase de la señal de entrada?

Elige una opción:

 

¿Cómo funciona el amplificador no inversor?

Su principio de funcionamiento es muy parecido al del inversor, y tal como te mencione anteriormente:

  • La tensión o señal de entrada se aplica a la entrada no inversora (+) del amplificador.
  • Posteriormente, es procesada por el amplificador operacional para devolver una tensión de salida amplificada.
  • Una parte de esta señal de salida se retorna a la entrada inversora (-) a través de una conexión de realimentación.
  • Esta pequeña parte de la tensión de la salida devuelta a la entrada es la que determina la ganancia del amplificador en modo lazo cerrado.

 

Características del Amp Op No inversor

De lo anterior, se derivan las siguientes características:

  • Corriente de entrada a los pines del amplificador es de 0A (cero amperes), ya que la impedancia de entrada es muy alta.
  • Diferencia de tensión entre las entradas del amplificador es 0.
  • El voltaje de salida tiene la misma polaridad que el voltaje de entrada.
  • Tiene un valor de ganancia mayor o igual a uno.
  • Tiene una mínima impedancia de salida.
  • Gracias al valor de la impedancia de entrada, no hay distorsión en la señal de entrada.

 

🤔 La diferencia de potencial a la entrada del A.O. No inversor es:

Elige una opción:

 

Método general de análisis del amplificador no inversor

Excelente, en este punto ya tienes las bases para comenzar con el análisis general y despues pasaremos a realizar un ejemplo para que no quede duda.

 

Diagrama general de conexión

Diagrama general del amplificador no inversor

Como puedes apreciar, los solo tenemos 3 resistencias en este circuito:

  • Dos conforman la conexión en lazo cerrado y la realimentación (R1 y RF).
  • Mientras que R3 es solo para balancear y proteger el circuito, la cual es conectada en serie con la entrada no inversora del amplificador, por donde, recibimos la señal que será amplificada.

 

Sentido de la corriente eléctrica en un amplificador no inversor

 

 

Formulas de corriente

Anteriormente habíamos comentado las características de este circuito, ahora podemos expresarlas en una forma matemática:

Formulas de corrientes en amplificador no inversor

Formula de voltaje de salida

Pero recordemos que Vy = Vi y Vx = Vi.

Desglose de la formula del voltaje de salida del amplificador no inversor

Gracias a las relaciones que existen en el flujo de corriente y las resistencias, pudimos obtener el voltaje de salida.

 

Ganancia

Es importante que recuerdes que la ganancia está representada por la siguiente expresión:

Formula de la ganancia en un amplificador no inversor

 

Formula para obtener R1

Si deseas calcular R1, puedes hacerlo por medio de la siguiente expresión matemática:

Formula para obtener la resistencia R1 del amplificador no inversor

Valor de impedancias

En este caso, el parámetro de la impedancia de entrada es igual a infinito, y la impedancia de salida es igual a cero.

Ze = ∞

Zo = 0

Valor de R3

Finalmente, si deseas calcular la resistencia 3, lo puedes realizar calculando la resistencia de realimentación (RF) en paralelo con la resistencia 1 (R1)

R3 = RF || R1

 

Ejercicio de amplificador no inversor

A continuación, diseñaremos un amplificador no inversor con:

  • Una ganancia (A) de 5.
  • Y una tensión de entrada de 100mV.
  • El valor de la resistencia de realimentación (RF) es de 10kΩ.
  • Calculamos R1:

Calculando la resistencia R1 del amplificador no inversor

R1 = 2.5 kΩ

  • Calculamos R3

Calculando el valor de R3 amplificador operacional no inversor

R3 = 2 kΩ

  • Calculamos el voltaje de salida:

Calculo del valor de voltaje de salida del amplificador no inversor

Vout = 500 mV

 

Finalmente, el circuito nos queda de la siguiente manera

Diagrama resuelto del ejercicio amplificador no inversor

 

Señal de salida vs señal de entrada en un amplificador no inversor

Si metemos la salida a un osciloscopio veríamos las siguientes señales a la salida del amp op no inversor. Las señales de entrada (amarillo) y de salida (azul) se ven de la siguiente manera:

Señales de entrada y salida del amplificador no inversor

 

Aplicaciones del amplificador no inversor

Este tipo de configuración es muy utilizado cuando existe la necesidad de amplificar las señales de voltaje de sensores, sobre todo en los sensores de voltaje Esta aplicación se debe, en parte, por la posibilidad que tenemos de controlar la ganancia.

Como ves utilizar el amplificador operacional no inversor es bastante sencillo, cada formula describe su comportamiento y nos permite entender como es que la señal de salida se encuentra en fase con la entrada.

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Juan Carlos G

Desarrollador de sistemas de rastreo satelital

Hola, sean bienvenidos todos a Amplificadores.info, he creado este blog donde intentare enseñar todo lo que se sobre la amplificación de señales, lo hare tal y como lo aprendí mientras estudiaba Ingeniería eléctrica electrónica en la UNAM. Espero les guste, ya que, mi objetivo es aportar mi granito de arena en las nuevas generaciones.

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